Освоение инфильтрации электродов: обеспечение равномерной плотности в электродах CuW

Почему равномерная плотность в электродах CuW важна?

На прошлой неделе мы говорили о некоторых причинах выбора чистого вольфрама или молибдена как материала для электродов точечной сварки. С этими чистыми материалами инфильтрация — смешение металлов по всему электроду так, чтобы отношение в каждом квадранте было единообразным — не является проблемой. Но что насчет использования сплава вроде меди-вольфрама, одного из самых распространенных металлических смесей в электродах?

Сплав меди-вольфрама (CuW) сочетает высокотемпературную прочность и высокую электрическую проводимость, делая его хорошим вариантом при точечной сварке высокопроводящих металлов, таких как медная проволока или фольга. Доступный в различных соотношениях состава для удовлетворения разных потребностей, CuW производится с использованием порошкового смешивания, затем инфильтрации и спекания партиями (в отличие от непрерывного волочения). Инфильтрация — равномерное распределение двух металлов в каждом кубическом сантиметре электрода — является одной из критических требований любого хорошего «рецепта» электрода.

Взгляд внутрь инфильтрации электродов CuW

«Идеальное» всегда замечательно, когда оно достижимо, и с продуктами сплава CuW идеальная инфильтрация — с плотностью меди и вольфрама, коррелирующей с отношением меди и вольфрама в конкретной смеси — является целью. Если отношение (процент) меди в смеси увеличивается, общая плотность сплава снижается; если отношение вольфрама увеличивается, общая плотность растет.

Интересно, что люди думают о плотности металла при выборе материалов, но не думают о плотности смеси металлов. Плотность достаточно просто рассчитать, но что она такое?

В случае электродов CuW корреляция между плотностью и инфильтрацией должна быть идеальной — то есть r = 1. Это из-за смешивания порошков и потому, что два компонентных металла алгебраически складываются в определенную плотность на основе их собственных плотностей и процента каждого металла, инфильтрированного. Это значит, если вы режете CuW-электрод на поперечные срезы по осям x, y и z, каждый из полученных «мини-электродов» должен иметь идентичную плотность.

Для продукта 20Cu-80W — то есть смеси 20% меди и 80% вольфрама по массе — плотность любой части этого продукта, сделанного при этом отношении, должна быть 15,6 г/см³. Соответственно, с большим добавлением меди — например, в продуктах CuW при отношении 30Cu-70W — плотность падает, в этом случае до 14,2 г/см³. На пределах типичного потребления для электродов CuW, отношение 40Cu-60W, плотность падает до 13,16 г/см³. Это далеко от теоретической плотности чистого вольфрама, 19,3 г/см³, и критически важно при выборе сплава и его смеси или при выборе между сплавом и чистым металлом для вашего материала(ов) электрода.

Каждый «кусок» электрода CuW должен быть одинаковым!

В чем суть инфильтрации и плотности меди-вольфрама? Если вы покупаете электрод CuW, что вы действительно хотите — это получить рецепт, который вы хотите — то есть отношение меди и вольфрама, подходящее для материалов, которые вы будете сваркивать — и плотность, единообразную по всему электроду. Вы будете использовать 100% электрода, поэтому хотите, чтобы каждый геометрический сектор имел постоянную плотность через истинно равномерную инфильтрацию.

Подумайте об электроде как о буханке хлеба, где вы ожидаете, что каждый кусочек будет иметь вкус. Если вы откусили от одного куска и обнаружили, что он слишком соленый, вы бы подумали, что ингредиенты, вероятно, не были смешаны правильно. Чтобы получить единообразно вкусную буханку, необходимо, чтобы все ингредиенты были единообразно распределены. Верхушки маффинов и уголки брауни могут быть желанными десертами, но их аналоги в мире электродов недопустимы!

Единообразное распределение внутри электрода может быть эмпирически протестировано путем нарезки электрода и взвешивания образца(ов), чтобы убедиться, что каждый кубический сантиметр весит X грамм (в зависимости от отношения меди и вольфрама) независимо от того, какую часть электрода вы «пробовали» (отобрали). С медью и вольфрамами, единообразно распределенными в каждом кусочке (или укусе!), 100% единообразная плотность электрода (и поэтому его твердость) не меняется даже при изменении размера электрода. Это значит, например, электрод CuW размером 10 x 50 мм для 30Cu-70W имеет такую же плотность по всей длине, как электрод размером 20 x 100 мм для 30Cu-70W — а именно, 14,2 г/см³.

Понимание свойств разных материалов электродов — включая инфильтрацию, плотность и другие характеристики сплавов вроде CuW — критично для сварочного успеха. Если вы сейчас в процессе выбора материала электрода для ваших производственных потребностей контактной сварки, вы можете узнать больше о диапазоне вариантов и о том, как некоторые материалы и сплавы были спроектированы для решения общих проблем. Просто скачайте наш бесплатный технический отчет.